一种可整体成型的复合材料无人机结构的制作方法

1.本发明涉及无人机制造技术领域，具体为一种可整体成型的复合材料无人机结构。


背景技术：

2.无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机加行业应用，是无人机真正的刚需；在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
3.传统的无人机机体制作工艺采用预浸料或者真空导入生成半成品后再合模的成型结构；机身、机翼和平尾通常是利用模具铺上预浸料或者真空导入树脂胶，然后铺上一次性辅材(隔离膜、脱膜布、吸胶粘或者隔离膜、导流网、脱膜布、吸胶粘) 用真空袋密封，推入烘箱中固化成型，去掉辅材沿着模具边沿切割去掉边角，最终将机壳取出来，然后再利用激光雕刻机或者数控雕刻机精准的加工层板或玻纤维板做为机身内部的肉框，需要经过反复调试修改打磨，再把机壳放回模具里面试装配，通过定位工装把切割好的隔框定位后再涂抹上树脂胶固定、合模最终经过固化之后才生产出来一个完整的个体，另外垂尾大多和机身一体，里面的内框也是经过反复的调试修改打磨，最终通过工装定位合模成型；
4.这种利用这种成型结构生产出来的产品存在着很大的缺点； (1)、合模处粘合面积小，粘接强度不高；(2)、整体制作过程中需要很多工装，增大了安装的难度和复杂性；(3)、效率低下，人工成本高。制作一架完整的机壳需要80-120工时,利用新工艺生产仅需要32工时；(4)、工作环境在合模过程中需要接触树脂胶，现场易脏乱；(5)、通过这种工艺生产出来的产品重量重；(6)、成型产品易变形，与实际理论数据偏差较大；影响飞行性能，无形的增大了试飞，安装调试的工作量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可整体成型的复合材料无人机结构，旨在改善传统的无人机制作工艺所存在的问题。
6.本发明是这样实现的：
7.一种可整体成型的复合材料无人机结构，包括机身组件、机翼组件和平尾组件，所述机身组件的两侧均设置有机翼组件，且机身组件的尾端设置有平尾组件，所述机身组件包括第一纵向加强筋、环形加强筋和机身蒙皮，所述第一纵向加强筋和环形加强筋均设置在机身蒙皮的内部，所述第一纵向加强筋的外侧设置有环形加强筋，所述第一纵向加强筋和环形加强筋之间固定连接，所述机翼组件包括第一纵向加强梁，所述第一纵向加强梁的外侧固定连接有第一横向加强筋，所述第一横向加强筋等间距分布，所述第一横向加强筋
的外侧固定连接有第二纵向加强筋，所述第二纵向加强筋的外侧设置有机翼蒙皮，所述平尾组件包括第一横向加强梁，所述第一横向加强梁上固定连接有第二纵向加强梁，所述第二纵向加强梁的外侧固定连接有第二横向加强筋，所述第二横向加强筋的外侧固定连接有第三纵向加强筋。
8.进一步的，所述机翼蒙皮的一端设置有连接插管，所述连接插管和机翼蒙皮之间设置为一体成型结构，通过这样设计是为了提高机翼组件的整体结构强度，并且让连接插管和机翼蒙皮设置为一体成型，是为了提高其合成度，通过设置的机翼蒙皮是为了便于将机翼组件连接在机身组件的两侧。
9.进一步的，所述机身组件的一端设置有垂尾，所述垂尾了和机身组件之间设置为一体成型结构，通过这样设置是为了提高机身组件的整体结构强度。
10.进一步的，所述垂尾的底部开设有贴合槽，所述贴合槽和第一横向加强梁之间相互贴合，通过这样设置是为了让平尾组件的安装更加方便和牢固。
11.进一步的，所述第一纵向加强梁和连接插管均设置为空心结构，通过这样设置是为了坚强机翼组件的重量。
12.进一步的，所述第二横向加强筋的形状设置为椭圆形结构，通过这样设置是为了与第三纵向加强筋的贴合更加紧密。
13.进一步的，所述第一纵向加强梁的数量设置为两个，通过这样设置是为了提高机翼组件的整体结构强度。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有结构合理、组装方便的特点，通过让第一纵向加强筋、环形加强筋和机身蒙皮不仅可以提高机身组件的结构强度，同时还可以让其加工更加方便，通过设置的第一纵向加强梁、第一横向加强筋、第二纵向加强筋和连接插管可以提高机翼组件的合成度，通过设置的第一横向加强梁、第二纵向加强梁、第三纵向加强筋和第二横向加强筋之间的相互配合，从而可以让平尾组件的安装更加方便，进而可以有效的缩短加工的时间。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1是本发明一种可整体成型的复合材料无人机结构的机身组件的结构示意图；
17.图2是本发明一种可整体成型的复合材料无人机结构的机翼组件的结构示意图；
18.图3是本发明一种可整体成型的复合材料无人机结构的平尾组件的结构示意图。
19.图中：1、机身组件；11、第一纵向加强筋；12、环形加强筋；13、机身蒙皮；2、机翼组件；21、第一纵向加强梁；22、第一横向加强筋；23、第二纵向加强筋；24、连接插管；25、机翼蒙皮；3、平尾组件；31、第一横向加强梁；32、第二纵向加强梁；33、第三纵向加强筋；34、第二横向加强筋；4、垂尾； 41、贴合槽。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1-3，一种可整体成型的复合材料无人机结构，包括机身组件1、机翼组件2和平尾组件3，机身组件1的两侧均设置有机翼组件2，且机身组件1的尾端设置有平尾组件3，机身组件1包括第一纵向加强筋11、环形加强筋12和机身蒙皮 13，第一纵向加强筋11和环形加强筋12均设置在机身蒙皮13 的内部，第一纵向加强筋11的外侧设置有环形加强筋12，第一纵向加强筋11和环形加强筋12之间固定连接，机翼组件2包括第一纵向加强梁21，第一纵向加强梁21的外侧固定连接有第一横向加强筋22，第一横向加强筋22等间距分布，第一横向加强筋22的外侧固定连接有第二纵向加强筋23，第二纵向加强筋 23的外侧设置有机翼蒙皮25，平尾组件3包括第一横向加强梁 31，第一横向加强梁31上固定连接有第二纵向加强梁32，第二纵向加强梁32的外侧固定连接有第二横向加强筋34，第二横向加强筋34的外侧固定连接有第三纵向加强筋33，通过这样设置是为了提高机身的结构强度；
23.优选的，机翼蒙皮25的一端设置有连接插管24，连接插管 24和机翼蒙皮25之间设置为一体成型结构，通过这样设计是为了提高机翼组件2的整体结构强度，并且让连接插管24和机翼蒙皮25设置为一体成型，是为了提高其合成度，通过设置的机翼蒙皮25是为了便于将机翼组件2连接在机身组件1的两侧。
24.优选的，机身组件1的一端设置有垂尾4，垂尾4了和机身组件1之间设置为一体成型结构，且其内部设置为通透结构，通过这样设置是为了提高机身组件1的整体结构强度。
25.优选的，垂尾4的底部开设有贴合槽41，贴合槽41和第一横向加强梁31之间相互贴合，通过这样设置是为了让平尾组件 3的安装更加方便和牢固。
26.优选的，第一纵向加强梁21和连接插管24均设置为空心结构，通过这样设置是为了坚强机翼组件2的重量。
27.优选的，第二横向加强筋34的形状设置为椭圆形结构，通过这样设置是为了与第三纵向加强筋33的贴合更加紧密。
28.优选的，第一纵向加强梁21的数量设置为两个，通过这样设置是为了提高机翼组件2的整体结构强度。
29.本发明的加工方法：
30.(1)机身成型：
31.(a)在一侧的模具里面铺上预先裁切好的碳纤维预浸料布，机身纵向在做好标记
的位置铺上纵向加强料，环形也是在做好标记的位置铺上半圆形加强布，模具周边的碳纤维预浸料布沿模具边裁切掉。
32.(b)在另一侧的模具里面铺上预先裁切好的碳纤维预浸料布，机身纵向在做好标记的位置铺上纵向加强料，环形也是在做好标记的位置铺上半圆形加强布，模具周边的碳纤维预浸料布沿距模具边40-50mm的位置裁切掉。
33.(c)在模具型腔内放入气囊，整理好后将两片模具合在一起，周边用螺栓固定，用真空带密封抽真空放入压力罐容器中固化成型。
34.(2)机翼成型：
35.(a)在一侧的模具里面铺上预先裁切好的碳纤维预浸料布，机翼纵向在做好标记的位置铺上纵向加强料，环形也是在做好标记的位置铺上半圆形加强布，模具周边的碳纤维预浸料布沿模具边裁切掉。
36.(b)在另一侧的模具里面铺上预先裁切好的碳纤维预浸料布，机翼纵向在做好标记的位置铺上纵向加强料，环形也是在做好标记的位置铺上半圆形加强布，在做好机翼加强梁的位置铺好预告裁剪好的模具周边的碳纤维预浸料布沿距模具边 40-50mm的位置裁切掉。
37.(c)在模具型腔内放入气囊和固定好纵向的加强梁，整理好后将两片模具合在一起，周边用螺栓固定，用真空带密封抽真空放入压力罐容器中固化成型。
38.(3)平尾成型：
39.(a)在一侧的模具里面铺上预先裁切好的碳纤维预浸料布，平尾纵向在做好标记的位置铺上纵向加强料，环形也是在做好标记的位置铺上半圆形加强布，模具周边的碳纤维预浸料布沿模具边裁切掉。
40.(b)在另一侧的模具里面铺上预先裁切好的碳纤维预浸料布，平尾纵向在做好标记的位置铺上纵向加强料，环形也是在做好标记的位置铺上半圆形加强布，在做好机翼加强梁的位置铺好预告裁剪好的模具周边的碳纤维预浸料布沿距模具边 40-50mm的位置裁切掉。
41.(c)在模具型腔内放入气囊和固定好纵向的加强梁，整理好后将两片模具合在一起，周边用螺栓固定，用真空带密封抽真空放入压力罐容器中固化成型。
42.总结：利用这种成型结构的优点。
43.(1)生产周期短，效率高，制作一套机体仅需要24-36工时 (2)整体制作过程中简单易学，无需做大量的工装辅助生产。 (3)合模处粘合面积大，粘接强度高。
44.(4)通过这种成型结构生产出来的产品重量轻，结构强度高，重量公有5.8kg。
45.(5)成型产品结构一致性高，与实际理论模型偏差极小，不影响飞行性能，大大减少了试飞，安装调试的工作量。
46.(6)现场工作环境清洁干净。
47.以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。